最も背の高いフル

この春、カリフォルニア大学サンディエゴ校で、直交集成材で作られた10階建ての建物が、世界2大地震シミュレータのうちの1台でテストされる予定だ。 トールウッド プロジェクトとして知られるこのプロジェクトは、これまでに建設され、地震シミュレーターまたは振動台でテストされた中で最も高い実物大の建物です。

テストは4月下旬に開始される予定です。 振動台は、1994 年にロサンゼルスを襲ったマグニチュード 6.7 のノースリッジ地震のさまざまな反復を含む、マグニチュード 4 からマグニチュード 8 までのリヒター スケールの地震マグニチュードの範囲をカバーする、以前の地震中に記録された地震動をシミュレートします。 これは、テーブルを少なくとも 1g まで加速することによって行われます。これにより、建物の最上部は 3gs まで加速される可能性があります。 参考までに、現代のジェットコースターは平均して 4g の最大加速度を生成します。

振動テーブルは、最大 2,000 トン、つまり 450 万ポンドの重さの構造物を運んで振動させることができます。これはセダン車 1,300 台分の重量に相当します。 これにより、この地震シミュレーターは世界最大の積載量を運ぶことができます。 また、屋外に設置された世界で唯一の大型地震計でもあります。

このテーブルは、NSF の 1,700 万ドルの資金提供のおかげで最近アップグレードされ、地震中に発生する完全な 3D 地震動を再現できるようになりました。このとき、地面は縦方向、横方向、垂直方向、ロール、ピッチ、および 6 つの自由度すべてで動きます。やー。 これは、NSF の自然災害工学研究インフラ ネットワーク (NHERI) の一部であり、8 つの実験施設が、地震、津波、地滑り、暴風、高潮、洪水などの災害によって引き起こされる被害を軽減するための革新的な研究をサポートしています。

「世界最大の積載量、屋外環境、そして新たに追加された 6 自由度の振動機能の組み合わせにより、カリフォルニア大学サンディエゴ校の振動台は強力でユニークな施設となっています」と、この研究の主任研究員であるジョエル・コンテ氏は述べています。 NSF は、カリフォルニア大学サンディエゴ校の NHERI シェーク テーブルのアップグレード、運営およびメンテナンス プロジェクト、およびカリフォルニア大学サンディエゴ ジェイコブス工学部の構造工学科の教授に資金を提供しました。 「そこはトールウッド実験が行われる唯一の場所だ。」

トールウッドの建物は実物大で建てられており、実際に 10 階建ての高さで、最高高は 116 フィート (約 35.5 メートル) で、これはワシントン D.C. の国定記念物の高さの約 5 分の 1 に相当します。

一連のテストは、エングルカーク構造工学センターにあるカリフォルニア大学サンディエゴ校の施設と同様に、国立科学財団から資金提供を受けています。

マスティンバー（木の層を接着したもの）で作られた建物は、コンクリートや鉄骨構造に代わる、より環境に優しく、より迅速な代替品として人気を集めています。 最近、米国でより多くの高層木造建築物の建設を許可するために新しい建築基準が更新されたため、多くの人がそのような建築物が地震にどのように耐えられるのか疑問に思っています。

「マスティンバーは建築と建設における大きなトレンドの一部ですが、これらの新しいシステムで作られた高層ビルの耐震性能は、他の既存の建築システムほどよく理解されていません」と主任研究員で土木学のシリン・ペイ准教授は述べた。コロラド鉱山学校で環境工学を学ぶ。

研究者と実務家の両方が含まれるペイ氏のチームは、地震の危険性が高い地域に適した、高さ 10 階建ての質量木材揺動壁横システムを設計しました。 この新しいシステムは、設計レベルの地震による建物の損傷が最小限に抑えられ、まれな地震の後でも迅速に修復できることを意味する、復元性能を目的としています。

「ロッキングウォールシステムは基本的に、大きな張力がかかるスチールケーブルまたはロッドを使用して地面に固定された無垢材の壁パネルで構成されています」とペイ氏は述べた。 「横方向の力を受けると、木製の壁パネルが前後に揺れ、地震の衝撃が軽減されます。地震が過ぎると、鋼鉄の棒が建物を鉛直方向に引き戻します。」

揺動システムによって誘発されるこの地震動により、建物の内部および建物を覆う、外壁、内壁、階段など、復元力が重要な非構造コンポーネントが大きな影響を受けます。

「耐震設計では、建物の非構造システムも考慮する必要があります。非構造システムは、構造耐荷重システムの一部ではありませんが、建物の機能と地震後の回復能力において重要な役割を果たします」と、プロジェクト協力者のケリ・ライアン氏は述べています。 -ネバダ大学リノ校の研究者兼工学教授。

ライアン氏が率いるプロジェクトチームは、床から床にまたがり、したがって階間の相対的な動きの影響を受ける安全上重要な非構造コンポーネントに焦点を当てます。 この建物は、4 つの外部ファサード アセンブリ、多数の内壁、および 10 階建ての階段塔を備えています。 階段の性能は、カリフォルニア大学サンディエゴ校構造工学部のタラ・ハッチンソン教授率いるチームによって評価される。

外側のエンベロープは、建物を極端な温度や気象現象から保護する必要があります。一方、階段は、居住者が安全に退出し、初期対応者が建物のすべてのフロアに継続的にアクセスできるように機能し続けなければなりません。 「これらのアセンブリは、損傷することなく床から床への移動に対応することを目的とした、さまざまな新しく革新的な詳細を備えて設計されています」とライアン氏は述べています。 「これらの詳細の多くは、厳密な建築環境でテストされたことがありません。」

2017年、ペイ氏のチームは、1994年にロサンゼルスを襲ったマグニチュード6.7の地震であるノースリッジ地震の揺れをシミュレートすることにより、2階建ての無垢材の建物でテストを実施した。建物は13回の地震テストを受け、構造的に損傷はなかった。 。 これらの試験は、大量の木材を使用した建築システムが耐震性に優れていることを実証しただけでなく、研究チームが 10 階建ての建物に使用されている設計および解析方法を開発するのに役立ちました。 テストは振動台がアップグレードされる前に実行され、1 つの自由度でのみ移動できました。

このプロジェクトは米国科学財団によって支援されています (補助金 1636164、1635363、1635227、1634628、1634204、1635156)。 コロラド鉱山学校（主任）、ネバダ大学リノ校、コロラド州立大学、ワシントン大学、ワシントン州立大学、カリフォルニア大学サンディエゴ校、オレゴン州立大学を含む大学のコンソーシアムがNHERIトールウッドプロジェクトでNSFの支援を通じて協力している。大学とリーハイ大学。 このプロジェクトは、米国森林局、森林製品研究所、および多くの産業パートナーからも支援を受けました。 NHERI 振動台施設は、協力協定 2227407 に基づく NSF の支援を通じて運営されています。

2022年8月の建設現場でのペイの写真は、ここで入手できます（クレジット：David Baillot/カリフォルニア大学サンディエゴ校）。 2022 年 10 月に建設中の現場の写真は、ここで入手できます (Shiling Pei/Colorado School of Mines のクレジット)。 サイトのレンダリングはここから入手できます (LEVER Architecture のクレジット)。 ご要望に応じて、追加の写真、レンダリング、ビデオをご利用いただけます。

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